组合结构设计原理 薛建阳 第2版 课件全套 第1-9章 绪论、结构设计方法及材料性能-混合结构设计

第一章绪论钢与混凝土组合结构设计原理组合结构的定义及分类组合结构与混合结构的发展历史及现状钢与混凝土的组合作用本章小结1.11.11.21.21.31.3content目录

土木工程中较常使用的承重材料有木材、混凝土、钢材、砌体材料、塑料、合成纤维等等，它们中的两种或者两种以上组合在一起，形成能够共同受力、协调变形的结构或构件，就称为组合结构(广义)或组合结构构件。

本书介绍的组合结构主要是由钢材和混凝土组成的钢-混凝土组合结构(狭义的组合结构)。钢材可以分为钢筋和钢骨（型钢）两大类，由钢筋和混凝土组成的钢筋混凝土（简称RC）结构或预应力混凝土结构本质上也属于组合结构的范畴，但因其各成体系。《组合结构设计规范》（JGJ1382016）中定义，组合结构构件是指由型钢、钢管或钢板与钢筋混凝土组合能整体受力的结构构件（狭义，即钢-混凝土组合结构）。1.1组合结构的定义及分类土木工程结构中几种典型的钢-混凝土组合结构

土木工程中较常使用的承重材料有木材、混凝土、钢材、砌体材料、塑料、合成纤维等等，它们中的两种或者两种以上组合在一起，形成能够共同受力、协调变形的结构或构件，就称为组合结构(广义)或组合结构构件。

本书介绍的组合结构主要是由钢材和混凝土组成的钢-混凝土组合结构(狭义的组合结构)。钢材可以分为钢筋和钢骨（型钢）两大类，由钢筋和混凝土组成的钢筋混凝土（简称RC）结构或预应力混凝土结构本质上也属于组合结构的范畴，但因其各成体系。《组合结构设计规范》（JGJ1382016）中定义，组合结构构件是指由型钢、钢管或钢板与钢筋混凝土组合能整体受力的结构构件（狭义，即钢-混凝土组合结构）。1.1组合结构的定义及分类土木工程结构中几种典型的钢-混凝土组合结构如图1-1(a)所示的型钢混凝土（简称SRC）柱是在型钢的周围设置钢筋并浇筑混凝土形成的柱，图1-1(b)为在型钢梁的外围包裹钢筋混凝土而成的型钢混凝土梁，其型钢是埋置在混凝土截面中，两者统称为型钢混凝土构件。图1-1型钢混凝土柱、梁及节点(a)SRC柱(b)SRC梁1.1组合结构的定义及分类(c)某项目SRC节点三维示意图(d)某项目SRC节点施工照片在钢管中填入混凝土而成的钢管混凝土（简称CFST）柱（图1-2），又可分为圆钢管混凝土柱和方钢管混凝土柱。图1-1型钢混凝土剪力墙截面构造(c)圆CFST柱

(d)方CFST柱1.1组合结构的定义及分类（a）圆形钢管混凝土（b）方形钢管混凝土（c）矩形钢管混凝土图1-2钢管混凝土（d）钢管混凝土应用于高层建筑（e）钢管混凝土应用于桥梁1.1组合结构的定义及分类图1-3所示为将RC板与钢梁以一定的方式结合起来而成的组合梁，其型钢通常是非埋入式的，我们通常所讲的钢-混凝土组合梁即是指该种形式的梁。除了柱和梁之外，在压型钢板上浇筑混凝土使之一体化而形成的组合板（图1-4）、在RC抗震墙中设置钢板（或钢斜撑）或在其中埋入钢骨的组合墙（图1-5）等都是组合结构构件的形式。图1-3钢-混凝土组合梁图1-4压型钢板-混凝土组合楼板图1-5钢-混凝土组合剪力墙由组合结构构件组成的结构，以及由组合结构构件与钢构件、钢筋混凝土构件组成的结构，称为组合结构。也就是说，可以采用钢骨（S）、钢筋混凝土（RC）、型钢混凝土（SRC）或钢管混凝土（CFST）进行任意的形式的构件组合，例如，可以采用SRC柱-SRC梁（图1-6）、SRC柱-钢梁（图1-7）、CFST柱-RC梁（图1-8）、SRC柱-钢梁（图1-9）、CFST柱-SC梁（图1-10）、RC柱-钢梁（图1-11）的组合方式，也可以采用含组合梁的钢框架结构、含SRC柱的钢框架结构或含CFST柱的钢框架结构，这些都是不同组合构件之间的组合。1.1组合结构的定义及分类图1-9CFST柱-S梁图1-11RC柱-S梁图1-10CFST柱-SC梁图1-6SRC柱-SRC梁图1-7SRC柱-S梁图1-8SRC柱-RC梁1.1组合结构的定义及分类图1-12SRC-RC转换柱图1-13S-SRC-RC混合框架而结构系统的组合或混合，例如，高层建筑的上部采用RC结构而下部采用SRC结构（图1-8），或者上部楼层采用钢（S）结构，其余的地面以上部分采用SRC结构，地面以下到基础部分采用RC结构（图1-9），都是在高度方向上由不同类型的结构进行组合。此外，由RC墙和S框架组成的结构、以及由S墙和RC框架组合而成的结构等在实际工程中也多有应用。

图1-14外部S框架-RC核心筒混合结构图1-15外围RC框架-内部钢框架混合结构钢-混凝土组合结构或混合结构与一般由单一材料组成的结构不同，它可以充分发挥钢材与混凝土两种材料各自的优点，而克服其缺点，具有承载能力高、刚度大、变形性能好等突出特点，且造价相对较低、施工便捷，因而具有十分广阔的应用和发展前景。1.1组合结构的定义及分类近些年，在高层或超高层建筑中还出现了由钢框架（框筒）、型钢混凝土框架（框筒）、钢管混凝土框架（框筒）与钢筋混凝土核心筒体所组成的共同承受水平和竖向作用的混合结构，它们是在平面上由不同结构组合而成的结构形式，如外部S框架-内部核心筒混合结构（图1-14）、外围RC框架-内部钢框架混合结构（图1-15）。（1）型钢混凝土型钢混凝土（SRC）结构是在钢结构和钢筋混凝土结构基础上发展起来的一种新型结构，起源于欧美，其最早的型式是在钢构件外包裹砖砌体，砖主要作为钢材的防火材料，其后砖砌体逐渐被混凝土构件尤其是钢筋混凝土构件所取代，形成了型钢混凝土结构，其承载力显著提高。

在日本，由内藤多仲设计的兴业银行是一幢地下1层，地上7层，高约30m的型钢混凝土结构房屋，它建成于1923年并经历了同年9月发生的关东大地震。震后的震害调查发现，外包砖钢结构、钢筋混凝土结构、砖砌体结构都发生了较大的破坏，而兴业银行基本没有损坏，从此以后，SRC结构优越的抗震性能逐渐被人们所认知，并在6~9层的多高层建筑中得到应用。从1991年至1995年5年间平均每年建造的建筑物数量来看，6层以上房屋采用SRC结构的栋数占总数的27%，建筑面积占全部的45%，可见SRC结构已成为日本高层建筑的主要结构形式。但是1995年1月发生的兵库县南部地震中，有32幢SRC结构的房屋发生较严重的破坏。经调查，发现倒塌的房屋都是1975年以前建造的，其柱子均采用空腹式配钢柱，而1975年以后建造的采用实腹式配钢的SRC结构房屋基本没有破坏。目前SRC结构主要用于中、高层住宅及办公楼等抗震建筑中。

前苏联对型钢混凝土结构的研究也相当重视，并在第二次世界大战后的恢复重建中，大量地使用型钢混凝土结构建造主厂房。

我国自20世纪80年代中期以后，掀起了型钢混凝土结构的研究热潮，在90年代末和21世纪初相继颁布了型钢混凝土结构的设计标准，促进了这种结构在我国的推广应用。1.2组合结构与混合结构的发展历史及现状（2）钢管混凝土钢管混凝土（CFST）结构的应用由来已久，最早于1879年英国建造的Severn铁路桥的桥墩中即有采用，在钢管内浇灌混凝土以防止钢管内部锈蚀。

20世纪初，美国在一些单层和多层厂房中采用了圆钢管混凝土柱作为承重柱。60年代以后，前苏联、欧美及日本等一些工业发达国家对钢管混凝土开展了大量的试验研究和理论分析，阐明了套箍作用及其工作机理，并用极限平衡法推导出钢管混凝土轴心受压短柱承载力的计算公式。

日本在20世纪50年代开始将钢管混凝土用于地铁车站的承重柱，60年代又用于送变电塔的弦杆中。在建筑结构中采用钢管混凝土是在20世纪70年代，至90年代进入建设的高峰期，各种高度、各类用途的建筑物均有采用钢管混凝土的结构，其抗震性能非常优越。兵库县南部地震中，在建筑物破坏最严重的神户市三宫地区，至少有5栋7~12层的CFT建筑物没有发生破坏。CFT结构现在在日本已经非常普及，在东京，21世纪最初的3年中，采用CFST结构建造的高度在100m以上的房屋就有20余栋。

我国自20世纪70年代以后，在冶金、造船、电力和市政等行业的工程建设中也已开始广泛推广和应用钢管混凝土结构，目前，钢管混凝土结构已发展成为强风、强震区高层、超高层建筑和大跨拱桥结构的一种重要结构形式。1.2组合结构与混合结构的发展历史及现状（3）钢-混凝土组合梁在国外，钢与混凝土组合梁最早应用于桥梁结构中，前苏联于1944年建成了第一座组合公路桥。

我国自20世纪50年代开始，已将钢与混凝土组合梁应用于工业与民用建筑及桥梁结构中，进入20世纪80年代，组合梁的应用范围已涉及（超高层）建筑、桥梁、高耸结构、地下结构、工程加固等各个领域，取得了良好的效果。

人们对混凝土板与H型钢通过抗剪连接件连接在一起形成的组合梁的研究和开发，始于20世纪50年代左右。最初，组合梁基本上是按换算截面法进行计算，即将组合梁视为一个整体，先将组合截面换算成同一材料的截面，然后根据弹性理论进行截面设计。60年代以后，则逐渐转入塑性理论进行分析，重点研究抗剪连接件的计算方法、组合梁的静、动力性能、部分抗剪连接组合梁的工作性能、连续组合梁、预应力组合梁的受力性能以及钢梁与混凝土翼板交界面上的相对滑移对组合梁受力性能的影响等。近年来，我国许多研究单位又对钢—高强混凝土组合梁、预应力钢—混凝土组合梁、压型钢板混凝土组合梁以及组合梁的竖向抗剪性能、组合梁的弯剪扭复合受力性能等进行了大量的试验研究，丰富了钢—混凝土组合梁的形式，拓宽了其应用范围。1.2组合结构与混合结构的发展历史及现状（4）压型钢板-混凝土组合板

20世纪60年代，欧美等一些西方国家和日本开始将压型钢板与混凝土形成的板应用于多、高层民用建筑和工业厂房，当时仅把压型钢板当作永久性模板及用作施工作业的平台。后来人们认识到，在压型钢板上做出凹凸肋或压出不同形式的槽纹，可以改善钢板与混凝土之间的粘结性能，保证两者的共同工作，使压型钢板象钢筋一样受拉或受压，为此开展了大量的试验研究与理论分析，探讨了压型钢板受压翼缘有效宽度的计算方法、组合板纵向剪切黏结承载力计算方法，以及组合板正截面抗弯、斜截面抗剪、抗冲切承载力及耐火等性能。20世纪80年代中期，压型钢板与混凝土组合板引入我国，广大科技工作者对压型钢板的板型、加工工艺、抗剪连接设计，以及压型钢板与混凝土组合板的破坏模式、承载力计算、挠曲变形的实用计算方法、组合板在一定耐火时限内温度变化与变形发展规律等进行了大量的研究和应用开发。目前，我国的一些高层钢结构房屋的楼盖系统中已广泛采用了压型钢板与混凝土组合板。1.2组合结构与混合结构的发展历史及现状（5）组合剪力墙组合剪力墙包括型钢混凝土剪力墙、钢板混凝土组合剪力墙、带钢斜撑混凝土剪力墙，以及带型钢（钢管）混凝土边框的剪力墙等多种类型。日本在1987年修订的型钢混凝土结构设计规范(AIJ-SRC)中就给出了关于剪力墙的计算公式。Yamada、Kwan、Matsumoto等对各种型钢混凝土组合剪力墙的承载机制、破坏特征、刚度退化、抗震性能等进行了探讨；美国加州洛杉矶大学的Wallace研究了边缘构件中埋入宽翼缘型钢的组合剪力墙的滞回特性，并进行了拟合分析。我国自20世纪90年代开始，对型钢混凝土剪力墙的抗弯性能、抗剪性能、极限变形，以及洞口、边框、内藏钢桁架对剪力墙抗震性能的影响规律进行了系统研究，《型钢混凝土组合结构技术规程》中编入了型钢混凝土剪力墙设计的内容。钢板混凝土组合剪力墙由内填钢板和一侧或者两侧现浇或者预制钢筋混凝土板组成，它们之间通过抗剪连接件（如栓钉）进行连接。美国加州伯克利大学的Astaneh-Asl等对钢框架填充单侧钢板-混凝土组合剪力墙进行了研究，并提出一种改进的措施，即在混凝土墙板和钢框架之间留缝，以减轻混凝土材料的破坏。日本的Emori、Wright等对双面钢板内填混凝土的组合剪力墙进行了抗压和抗剪性能试验。我国于1995年较早开展了钢板外包混凝土剪力墙在低周反复荷载作用下的试验研究。1.2组合结构与混合结构的发展历史及现状目前，带钢管混凝土边框的组合剪力墙主要有2种形式，一种是带钢管混凝土边框的钢板剪力墙，即在钢管混凝土框架中内嵌一块钢板；另一种是带钢管混凝土边框的钢筋混凝土组合剪力墙。1999~2001年，美国加州伯克利大学的Astaneh-Asl和Zhao等进行了带钢管混凝土边框的钢板剪力墙模型的抗震性能试验，表明这种剪力墙具有良好的延性和耗能能力。2004年开始实施的《矩形钢管混凝土结构技术规程》(CECS159)给出了带矩形钢管混凝土边框的剪力墙的设计方法。2008年之后，我国的一些科研单位又对钢管混凝土边框-钢板（组合）剪力墙或内藏斜撑肋钢板组合墙进行了低周反复加载试验，对这种组合墙的承载力、延性、刚度及其衰减、滞回特性、耗能能力及破坏特征等进行了研究，建立了组合墙体承载力计算模型。（6）钢－混凝土混合结构1972年在美国建造的GatewayⅢBuilding是世界上较早的一幢钢－混凝土混合结构房屋，该建筑35层，总高137m，采用了RC核心筒混合结构。二十世纪八十年代，上部采用钢（S）结构、下部采用SRC结构而地下部分采用RC结构的建筑物，或者在10层左右的办公楼建筑中，上部6层左右采用RC结构、下部其余几层采用SRC结构的工程在日本也相继出现。以前，钢结构建筑的柱和梁都采用钢构件，SRC结构的柱和梁都采用SRC构件，而近年来柱采用SRC构件、梁采用钢构件，或者柱采用RC柱、梁采用钢梁的各类组合或混合结构在工程中也日渐普及。

由于钢、RC或SRC结构的刚度、承载力、延性等均不相同，根据各种材料各自的特性，选择合理且经济的结构形式很有必要。例如在超高层建筑的上部采用钢（S）结构，则可以减小结构重量并降低地震作用。1.2组合结构与混合结构的发展历史及现状将钢材和混凝土这两种不同的材料组合在一起形成组合结构，其优点是将两种材料各自的优越性充分展现出来。钢材在受拉时其强度和塑性变形性能都非常好，但在受压时钢材容易发生屈曲破坏。而混凝土材料能承担较大的压力，但是混凝土抗拉强度较低。如果将这两种材料组合起来形成构件，其抗拉和抗压方面的优越性能都能得到发挥，两种材料得到了充分利用。1.3钢与混凝土的组合作用混凝土提高钢材的稳定性为了使钢材和混凝土能够组合在一起，形成具有良好受力性能的组合结构，两种材料必须形成一个整体共同工作，其前提是钢材与混凝土之间存在粘结力，依靠二者的粘结作用来传递内力。钢与混凝土之间的组合效应一般反映在两个方面:一是能起到传递钢材与混凝土界面上纵向剪力的作用;二是还能抵抗钢材与混凝土之间的掀起作用。1.3钢与混凝土的组合作用PI型钢混凝土组合梁中的界面相互作用（组合效应）图1-16无连接的叠置梁下面就对这种组合作用及其基本原理进行介绍。

假设两根匀质、材料和断面都相同的矩形截面梁叠置在一起，两者之间无任何连接，梁的跨中作用有集中荷载P，每根梁的宽度均为b，截面高度为h，跨度为l，如图1-16所示。由于两根梁之间为光滑的交界面，只能传递相互之间的压力而不能传递剪力作用，每根梁的变形情况相同，均只能承担1/2的荷载作用。按照弹性理论，每根梁跨中截面的最大弯矩均为Pl/8，最大正应力发生在各自截面的最外边缘纤维处，其值为：1.3钢与混凝土的组合作用图1-17截面应力分布（a）正应力（b）剪应力无剪切连接完全剪切连接σmaxτmaxl/2l/2Pl/2hh(1-1)

沿截面高度的正应力分布如图1-17（a）中实线所示。最大剪力为V=P/4。根据材料力学可知，梁截面沿高度方向剪应力的分布如图1-17（b）中实线所示。每根梁的剪应力呈抛物线形分布，最大剪应力发生在各自的中和轴处，其值为：

此时跨中的最大挠度为：

如果两根梁之间可靠连接，完全组合在一起而没有任何滑移时，则可以作为一根截面宽度为b、高度为2h的整体受力梁来计算。此时，跨中截面的最大正应力为：(1-2)(1-3)(1-4)1.3钢与混凝土的组合作用(1-5)与（1-1）式相比可知，组合后梁的最大正应力仅为无黏结叠置梁最大正应力的1/2，中和轴在两根梁的交界面上，应力分布如图1-17（a）中虚线所示。组合梁截面的最大剪应力为：与（1-2）式相比可知，组合梁的最大剪应力与无组合的梁的最大剪应力在数值上相等，不过并非发生在上、下梁各自截面高度的1/2处，而是发生在两根梁的交界面上，即组合梁截面高度的1/2位置处。此时沿截面高度剪应力的分布如图1-17（b）中虚线所示。从总体上看，剪应力的分布趋于均匀。跨中最大挠度为：与（1-3）式相比可知，组合梁的跨中挠度仅为无组合梁跨中挠度的1/4。以上例子说明，通过将两根梁组合在一起，能够在不增加材料用量和截面高度的情况下，使构件的正截面承载力和抗弯刚度均显著提高，亦即构件的受力性能得到显著改善。(1-6)1.3钢与混凝土的组合作用无抗剪连接的叠置梁，荷载作用后的变形如图1-18所示。由于上梁底面纤维受拉而伸长，下梁顶面纤维受压而缩短，原来界面处上、下梁对应各点产生了明显的纵向错动，即产生了相对滑移。如果要使上下梁完全连接成整体，可采用以下几种方法：

（1）如果是木梁连接，可采用结构胶或其他界面粘合剂（图1-19(a)）；（2）采用机械连接的方法，在上下梁界面上设置足够强度和刚度的抗剪连接件（图1-19(b)），如钢与混凝土组合梁的连接；（3）采用对拉螺栓的方法（图1-19(c)），依靠螺栓的抗剪作用及界面的摩擦力，使得上下梁协调变形；（4）通过端部连接，阻止上下梁的相对滑动，保证二者共同工作（图1-19(d)）。如SRC构件的两端通过节点与其他构件相连，则钢骨与RC部分之间不产生滑移。图1-18非组合梁的变形图1-19组合连接的方法(a)(b)(c)(d)1.3钢与混凝土的组合作用对钢与混凝土组合结构而言，设置在型钢与混凝土之间的抗剪连接件还有另一功能，即抵抗钢与混凝土交界面上的掀起力。以图1-20为例，AB梁叠置于CD梁上，其上作用有集中荷载P。如果AB梁的抗弯刚度比CD梁的抗弯刚度大很多，则CD梁所产生的挠曲变形远远超过AB梁的变形，则二者的变形曲线不能协调一致，产生了相互分离的趋势。另一方面，AB梁传至CD梁的荷载，不再通过整个AB界面传递，而只能通过AB梁与CD梁的接触点传递，这就改变了CD梁的受力状态。因此，抗剪连接件还应能承受上、下梁间引起分离趋势的“掀起力”，并且本身不能发生破坏或产生过大的变形。图1-20组合连接的方法1.3钢与混凝土的组合作用1、由两种或者两种以上不同的材料组合在一起，形成能够共同受力、协调变形的结构或构件，就称为组合结构或组合结构构件。本书中所讲的组合结构构件，是指由型钢、钢管或钢板与钢筋混凝土组合能整体受力的结构构件。最基本的组合结构构件包括型钢混凝土柱、型钢混凝土梁、钢管混凝土柱、钢-混凝土组合梁、压型钢板-混凝土组合板、组合剪力墙等。由组合结构构件组成的结构，以及由组合结构构件与钢构件、钢筋混凝土构件组成的结构，称为组合结构。也就是说，可以采用钢骨（S）、钢筋混凝土（RC）、型钢混凝土（SRC）或钢管混凝土（CFST）进行任意的形式的构件组合，即形成组合结构。2、在高度方向上由不同类型的结构进行组合，如高层建筑的上部采用RC结构而下部采用SRC结构，或者上部楼层采用钢（S）结构，其余的地面以上部分采用SRC结构，地面以下到基础部分采用RC结构，为竖向混合结构。由钢框架（框筒）、型钢混凝土框架（框筒）、钢管混凝土框架（框筒）与钢筋混凝土核心筒体所组成的共同承受水平和竖向作用的结构，为平面混合结构，如高层或超高层建筑中常采用的外部钢框架-内部钢筋混凝土核心筒混合结构、外围RC框架-内部S框架混合结构。3、钢与混凝土组合结构或混合结构具有承载能力高、刚度大、延性和耗能性能好等优点，并且经济性好，施工快捷方便，因此越来越广泛地应用于大跨重载结构、高耸结构和高层、超高层建筑，尤其是地震区建筑。4、组合作用是钢与混凝土共同工作的前提条件。组合作用一般反映在两个方面，一是传递钢材与混凝土界面上纵向剪力，二是抵抗钢材与混凝土之间的掀起力。由于钢与混凝土之间的组合作用，使构件的抗弯承载力和刚度显著提高，变形减小。本章小结第二章结构设计方法及材料性能钢与混凝土组合结构设计原理结构设计原则材料性能本章小结思考题2.12.12.22.2content目录钢－混凝土组合结构采用以概率理论为基础、以分项系数表达的极限状态设计方法进行设计，以可靠指标度量结构的可靠度。按照GB50068-2018《建筑结构可靠性设计统一标准》（以下简称《统一标准》），组合结构在规定的设计使用年限内应满足下列功能要求：(1)能承受在施工和使用期间可能出现的各种作用（如荷载、外加变形、约束变形等）；(2)保持良好的使用性能，如不发生过大的变形、振幅和引起使用者不安的裂缝等；(3)具有足够的耐久性能，如不发生严重的钢材锈蚀，以及混凝土的严重风化、腐蚀、脱落等而影响结构的使用寿命；(4)当发生火灾时，在规定的时间内可保持足够的承载力；(5)当发生爆炸、撞击、人为错误等偶然事件时，结构能保持必需的整体稳固性，不出现与起因不相称的破坏后果，防止出现结构的连续倒塌。在上述四项功能要求中，第（1）、（4）、（5）项是结构安全性的要求，第（2）项是结构适用性的要求，第（3）项是结构耐久性的要求，安全性、适用性和耐久性总称为结构的可靠性，其概率度量称为结构的可靠度。2.1结构设计原则2.1.1组合结构的预定功能1．极限状态整个结构或结构的一部分超过某一特定状态就不能满足设计规定的某一功能要求，此特定状态为该功能的极限状态。结构的极限状态分为以下三类：（1）承载能力极限状态

当结构或结构构件出现下列状态之一时，应认为超过了承载能力极限状态：1）结构构件或连接因超过材料强度而破坏，或因过度变形而不适于继续承载；2）整个结构或其一部分作为刚体失去平衡；3）结构转变为机动体系；4）结构或结构构件丧失稳定；5）结构因局部破坏而发生连续倒塌；6）地基丧失承载力而破坏；7）结构或结构构件的疲劳破坏。2.1结构设计原则2.1.2概率极限状态设计方法1．极限状态整个结构或结构的一部分超过某一特定状态就不能满足设计规定的某一功能要求，此特定状态为该功能的极限状态。结构的极限状态分为以下三类：（2）正常使用极限状态

当结构或结构构件出现下列状态之一时，应认为超过了正常使用极限状态：1）影响正常使用或外观的变形；2）影响正常使用或耐久性能的局部损坏；3）影响正常使用的振动；4）影响正常使用的其他特定状态。

对结构的各种极限状态，均应规定明确的标志或限值。（3）耐久性极限状态

当结构或结构构件出现下列状态之一时，应认为超过了耐久性极限状态：1）影响承载能力和正常使用的材料性能劣化；2）影响耐久性的裂缝、变形、缺口、外观、材料削弱等；3）影响耐久性的其他特定状态。2.1结构设计原则2.1.2概率极限状态设计方法2．设计状况建筑结构设计时应区分下列设计状况：（1）持久设计状况，适用于结构使用时的正常情况；（2）短暂设计状况，适用于结构出现的临时情况，包括结构施工和维修时的情况等；（3）偶然设计状况，适用于结构出现的异常情况，包括结构遭受火灾、爆炸、撞击时的情况等；（4）地震设计状况，适用于结构遭受地震时的情况，在抗震设防地区必须考虑地震设计状况。建筑结构设计时，对不同的设计状况，应采用相应的结构体系、可靠度水平、基本变量和荷载组合等。对上述四种设计状况应分别进行下列极限状态设计：（1）对四种设计状况，均应进行承载能力极限状态设计；（2）对持久设计状况，尚应进行正常使用极限状态和耐久性极限状态设计；（3）对短暂设计状况和地震设计状况，可根据需要进行正常使用极限状态设计；（4）对偶然设计状况，可不进行正常使用极限状态和耐久性极限状态设计。2.1结构设计原则2.1.2概率极限状态设计方法式（2-1）即为极限状态方程。当仅有作用效应和结构抗力两个基本变量时，极限状态方程可写为：3.极限状态方程和功能函数

极限状态方程是当结构处于极限状态时各有关基本变量的关系式。影响结构可靠度的各基本变量，如结构上的各种作用、材料性能、几何参数、计算公式精确性等因素一般都具有随机性，记为符号Xi（i=1,2,

，n）。结构的极限状态可采用包括各有关基本变量Xi在内的函数式来表达：（2-1）（2-2）

其中Z称为结构的功能函数，可用其判别结构所处的状态：图2-1结构所处的状态

当Z＞0时，结构处于可靠状态；

当Z＜0时，结构处于失效状态；

当Z=0时，结构处于极限状态。

结构所处的状态也可用图2-1来表达。当基本变量满足极限状态方程Z=R-S=0时，结构达到极限状态，即图2-1中的45°直线。2.1结构设计原则2.1.2概率极限状态设计方法4.结构可靠度与可靠指标结构能够完成预定功能（安全性、适用性和耐久性）的概率称为可靠概率，用ps表示，ps=P(Z＞0)；结构不能完成预定功能的概率称为失效概率，用pf表示，pf=P（Z＜0）。显然，ps+pf=0。用失效概率pf度量结构可靠性具有明确的物理意义，但失效概率pf的计算比较复杂，通常采用可靠指标β来度量结构的可靠性。当仅有作用效应和结构抗力两个基本变量且均服从正态分布时，pf和β存在下列关系：

pf=Φ（-β）（2-3）式中Φ（*）为标准正态分布函数。由式可见，可靠指标β与失效概率pf具有数值上的对应关系和相对应的物理意义。β越大，失效概率pf就越小，结构就越可靠。结构设计时，应根据结构破坏可能产生的后果，即危及人的生命、造成经济损失、对社会或环境产生影响等的严重性，将建筑结构划分为三个安全等级。在设计时应采用不同的结构重要性系数γ0。2.1结构设计原则2.1.2概率极限状态设计方法另外，结构构件的破坏状态有延性破坏和脆性破坏之分。延性破坏发生前结构构件有明显的变形或其他预兆，而脆性破坏的发生往往比较突然，危害性较大，因此其可靠指标应高于延性破坏的可靠指标。《统一标准》根据结构的安全等级和破坏类型，给出了结构构件持久设计状况承载能力极限状态设计的可靠指标，如表2-1所示。结构构件持久设计状况正常使用极限状态设计的可靠指标，宜根据其可逆程度取0～1.5。持久设计状况耐久性极限状态设计的可靠指标，宜根据其可逆程度取1.0～2.0。表2-1房屋建筑结构的安全等级与结构构件承载能力极限状态设计的可靠指标安全等级破坏后果示例可靠指标延性破坏脆性破坏一级很严重：对人的生命、经济、社会或环境影响很大大型的公共建筑等重要的结构3.74.2二级严重：对人的生命、经济、社会或环境影响较大普通的住宅和办公楼等一般的结构3.23.7三级不严重：对人的生命、经济、社会或环境影响较小小型的或临时性贮存建筑等次要的结构2.73.2注：建筑结构抗震设计中的甲类建筑和乙类建筑，其安全等级宜规定为一级；丙类建筑，其安全等级宜规定为二级；丁类建筑，其安全等级宜规定为三级。2.1结构设计原则2.1.2概率极限状态设计方法为了实用上的简便和考虑广大工程设计人员的习惯，《统一标准》采用了由荷载的代表值、材料性能的标准值、几何参数的标准值和各相应的分项系数构成的极限状态设计表达式进行设计。1．承载能力极限状态对于承载能力极限状态，应按荷载的基本组合或偶然组合计算荷载组合的效应设计值，并应采用下列设计表达式进行设计：（2-4）（2-5）式中：γ0—结构重要性系数，对持久设计状况和短暂设计状况，安全等级为一级时，不应小于1.1；安全等级为二

级时，不应小于1.0；安全等级为三级时，不应小于0.9；对偶然设计状况和地震设计状况，不应小于1.0；Sd—荷载组合的效应设计值，如轴力、弯矩、剪力、扭矩等的设计值；Rd—结构或结构构件的抗力设计值；γM—材料性能的分项系数；fk—材料性能的标准值；ad—几何参数的设计值ak，可采用几何参数的标准值。当几何参数的变异性对结构性能有明显影响时，几何

参数的设计值可按下式确定：式中：△a—几何参数的附加量。2.1结构设计原则2.1.3

概率极限状态设计表达式

（1）基本组合对持久设计状况和短暂设计状况，应采用荷载的基本组合。荷载基本组合的效应设计值，应按下式进行计算：（2-6）式中：γGi—第i个永久荷载的分项系数；当永久荷载效应对结构不利时，取1.3；当永久荷载效应对结构有利时，

不应大于1.0；γQj—第j个可变荷载的分项系数，其中γQ1为主导可变荷载Q1的分项系数；当可变荷载效应对结构不利时，

取1.5；γLj—第j个可变荷载考虑设计使用年限的调整系数，其中γL1为主导可变荷载Q1考虑设计使用年

限的调整系数；楼面和屋面活荷载考虑设计使用年限的调整系数，应按表2-2采用；SGik—第i个永久荷载标准值Gik的效应；SQ1k—第1个可变荷载标准值Q1k的效应；SQjk—第j个可变荷载标准值Qjk的效应；Ψcj—第j个可变荷载Qj的组合值系数，其值不应大于1。2.1结构设计原则2.1.3

概率极限状态设计表达式

2.1结构设计原则2.1.3

概率极限状态设计表达式

表2-2楼面和屋面活荷载考虑设计使用年限的调整系数γL结构设计使用年限5501000.91.01.1注：对设计使用年限为25年的结构构件，应按各种材料结构设计规范的规定采用。应当指出，基本组合中的设计值仅适用于荷载与荷载效应为线性的情况；当对无法明显判断时，应轮次以各可变荷载效应作为，并选取其中最不利的荷载组合的效应设计值。（2）偶然组合对偶然设计状况，应采用荷载的偶然组合。荷载偶然组合的效应设计值Sd可按下列规定采用：①用于承载能力极限状态计算的效应设计值，应按下式进行计算：（2-8）式中：SAd—按偶然荷载标准值Ad计算的荷载效应值；Ψf1

—第1个可变荷载的频遇值系数；Ψqi

—第i个可变荷载的准永久值系数。②用于偶然事件发生后受损结构整体稳固性验算的效应设计值，应按下式进行计算：（2-9）

以上组合中的设计值，仅适用于荷载与荷载效应为线性的情况。2.1结构设计原则2.1.3

概率极限状态设计表达式

2．正常使用极限状态对于正常使用极限状态，应根据不同的设计要求，采用荷载的标准组合、频遇组合或准永久组合，并应按下列设计表达式进行设计：（2-10）式中：Sd—荷载组合的效应设计值，如变形、裂缝等的效应设计值；C—设计对变形、裂缝等规定的相应限值。（2-11）

以上组合中的设计值仅适用于荷载与荷载效应为线性的情况。(1)荷载标准组合的效应设计值Sd应按下式进行计算：(3)荷载标准组合的效应设计值Sd应按下式进行计算：(2)荷载标准组合的效应设计值Sd应按下式进行计算：（2-12）（2-13）2.1结构设计原则2.1.3

概率极限状态设计表达式

钢与混凝土组合结构中的钢材，宜采用镇定钢，并应具有屈服强度、抗拉强度、伸长率、冲击韧性和硫、磷含量的合格保证，对焊接结构尚应具有碳含量的合格保证及冷弯试验的合格保证，以确保结构具有必要的强度、塑性和可焊性的必要条件。钢材宜采用Q345、Q390和Q420低合金高强度结构钢及Q235碳素结构钢，质量等级不宜低于B级，且应分别符合现行国家标准《低合金高强度结构钢》GB/T1591和《碳素结构钢》GB/T700的规定。当采用较厚的钢板时，可选用材质、材性符合现行国家标准《建筑结构用钢板》GB/T19879的各牌号钢板，其质量等级不宜低于B级。当采用其他牌号的钢材时，尚应符合国家现行有关标准的规定。钢板厚度大于或等于40mm，且承受沿板厚方向拉力的焊接连接板件，钢板厚度方向截面收缩率，不应小于现行国家标准《厚度方向性能钢板》GB/T5313中Z15级规定的容许值。考虑地震作用的结构用钢，其屈强比不应大于0.85，同时钢材应有明显的屈服台阶、伸长率应大于20%。屈强比是指钢材的屈服强度实测值与极限抗拉强度实测值的比值。对钢材的屈强比进行规定主要是使极限抗拉强度与屈服强度不会太接近，以确保结构具有必要的安全储备并具有足够的塑形变形能力。2.2材料性能2.2.1钢材钢材强度指标按表2-3、表2-4采用。表2-3钢材强度指标（N/mm2）钢材牌号钢材厚度（mm）极限抗拉强度最小值

屈服强度

强度标准值强度设计值端面承压（刨平顶紧）设计值抗拉、抗压、抗弯

抗拉、抗压、抗弯抗剪

Q235≤16370235235215125325>16~40370225225205120>40~60370215215200115>60~100370215215190110Q345≤16470345345310180400>16~35470335335295170>35~50470325325265155>50~100470315315250145Q345GJ6~16490345345310180400>16~35490345345310180>35~50490335335300175>50~100490325325290170Q390≤16490390390350205415>16~35490370370335190>35~50490350350315180>50~100490330330295170Q420≤16520420420380220440>16~35520400400360210>35~50520380380340195>50~1005203603603251852.2材料性能2.2.1钢材表2-4冷弯成型矩形钢管强度设计值(N/mm2)钢材牌号抗拉、抗压、抗弯

fa抗剪

fav端面承压（刨平顶紧）

fceQ235205120310Q345300175400

钢材的物理性能指标，见表2-5。表2-5钢材物理性能指标弹性模量

Ea（N/mm2）剪变模量

Ga（N/mm2）线膨胀系数

α（/°C）质量密度（kg/m3）2.06×10579×10312×10-67850

注：压型钢板采用冷轧钢板时，弹性模量取1.90×105。2.2材料性能2.2.1钢材表2-6压型钢板强度标准值、设计值(N/mm2)牌号强度标准值强度设计值抗拉、抗压、抗弯

fak抗拉、抗压、抗弯

fa抗剪

favS250250205120S350350290170S5504703952302.2材料性能

压型钢板质量应符合现行国家标准《建筑用压型钢板》GB/T12755的规定，压型钢板的基板应选用热浸镀锌钢板，不宜选用镀铝锌板。镀锌层应符合现行国家标准《连续热镀锌薄钢板及钢带》GB/T2518的规定。

压型钢板宜采用符合现行国家标准《连续热镀锌薄钢板及钢带》GB/T2518规定的S250(S250GD+Z、S250GD+ZF)、S350(S350GD+Z、S350GD+ZF)、S550(S550GD+Z、S550GD+ZF)牌号的结构用钢，其强度标准值、设计值应按表2-6的规定采用。2.2.1钢材手工焊接用焊条应与主体金属力学性能相适应，且应符合现行国家标准《非合金钢及细晶粒钢焊条)GB/T5117、《热强钢焊条》GB/T5118的规定。选择的焊条应。自动焊接或半自动焊接采用的焊丝和焊剂，应与主体金属力学性能相适应，且应符合现行国家标准《埋弧焊用碳钢焊丝和焊剂》GB/T5293、《埋弧焊用低合金钢焊丝和焊剂》GB/T12470、《气体保护电弧焊用嵌钢、低合金钢焊丝》GB/T8110的规定。焊缝质量等级应符合现行国家标准《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205的规定，焊缝强度设计值应按表2-7的规定采用。2.2材料性能2.2.2焊接材料表2-7焊缝强度设计值（N/mm2）焊接方法钢材牌号钢板厚度（mm）对接焊缝强度设计值角焊缝强度设计值焊条型号抗压抗拉

抗剪抗拉、抗压、抗剪

一级、二级三级自动焊、半自动焊和E43××型焊条的手工焊Q235≤16215215185125160（140）>16~40205205175120>40~60200200170115>60~100190190160110自动焊、半自动焊和E50××型焊条的手工焊Q345≤16310310265180200（195）>16~35295295250170>35~50265265225155>50~100250250210145自动焊、半自动焊和E55型焊条的手工焊Q390≤16350350300205220>16~35335335285190>35~50315315270180>50~100295295250170Q420≤16380380320220220>16~35360360305210>35~50340340290195>50~100325325275185注:1.表中所列一级、二级、三级指焊缝质量等级；2.括号中的数值用于冷成型薄壁型钢。2.2材料性能2.2.2焊接材料钢与混凝土组合结构中钢构件连接使用的螺栓、锚栓材料应符合下列规定：（1）普通螺栓应符合现行国家标准《六角头螺栓》GB/T5782和《六角头螺栓—C级GB/T5780的规定；A、B级螺栓孔的精度和孔壁表面粗糙度，C级螺栓孔的允许偏差和孔壁表面粗糙度，均应符合现行国家标准《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205的规定。（2）高强度螺栓应符合现行国家标准《钢结构用高强度大六角头螺栓、大六角螺母、垫圈与技术条件》GB/T1228或《钢结构用扭剪型高强度螺栓连接副》(GB/T3632)、《钢结构用扭剪型高强度螺栓连接副技术条件》(GB/T3633)的规定；（3）普通螺栓连接的强度设计值应按表2-8采用;高强度螺栓连接的钢材摩擦面抗滑移系数值应按表2-9采用;高强度螺栓连接的设计预拉力应按表2-10采用。（4）锚栓可采用符合现行国家标准《碳素结构钢》GB/700、《低合金高强度结构钢》GB/T1591规定的Q235钢、Q345钢。2.2材料性能2.2.3螺栓和锚栓表2-8螺栓连接的强度设计值（N/mm2）螺拴的性能等级、锚栓和构件钢材的牌号普通螺栓锚栓承压型连接高强度螺栓C级螺栓A级、B级螺栓抗拉抗剪承压抗拉抗剪承压抗拉抗拉抗剪承压普通螺栓4.6级、4.8级170140－－－－－－－－5.6级－－－210190－－－－－8.8级－－－400320－－－－－锚栓（C级普通螺栓）Q235（165）（125）－－－－140－－－Q345－－－－－－180－－－承压型连接高强度螺栓8.8级－－－－－－－400250－10.9级－－－－－－－500310－承压构件Q235－－305（295）－－405－－－470Q345－－385（370）－－510－－－590Q390－－400－－530－－－615Q420－－425－－560－－－655注：1.A级螺栓于d≤24mm和l≤10d或l≤150mm（按较小值）的螺拴；B级螺栓于d>24mm或l>10d或l>150mm（按较小值）的螺栓。d为公称直径，l为螺杆公称长度。2.表中带括号的数值用于冷成型薄壁型钢。2.2材料性能2.2.3螺栓和锚栓表2-9摩擦面的抗滑移系数表2-10一个高强度螺栓的预拉力(kN)

钢与混凝土组合结构中采用的栓钉应符合国家标准《电弧螺柱焊用圆柱头焊钉》GB/T10433的规定，其材料及力学性能应符合表2-11规定。表2-11栓钉材料及力学性能连接处构件接触面的构件的钢号构件的钢号Q235Q345、Q390Q420喷砂(丸)0.450.500.50喷砂(丸)后涂元机富锌漆0.350.400.40喷砂(丸)后生赤锈0.450.500.50钢丝刷清除浮锈或未经处理的干净轧制表面0.300.350.40螺栓的性能等级螺栓公称直径(mm)M16M20M22M24M27M308.8级8012515017523028010.9级100155190225290355材料极限抗拉强度(N/mm2)屈服强度(N/mm2)伸长率(%)ML15、ML15Al

400

320≥142.2材料性能2.2.3螺栓和锚栓2.2.4栓钉钢与混凝土组合结构中应优先采用具有较好延性、韧性和可焊性的钢筋。纵向受力钢筋宜采用HRB400、HRB500、HRB335热轧钢筋；箍筋宜采用HRB400、HRB335、HPB300、HRB500热轧钢筋。其强度标准值、设计值应按表2-12的规定采用。表2-12钢筋强度标准值、设计值(N/mm2)种类符号公称直径d/mm屈服强度标准值

极限强度标准值

最大拉力下总伸长率

(%)抗拉强度设计值

抗压强度设计值

HPB3006~22300420不小于10270270HRB3356~50335455不小于7.5300300HRB4006~50400540360360HRB5006~50500630435410注：1.当采用直径大于40mm的钢筋时，应有可靠的工程经验；2.用作受剪、受扭、受冲切承载力计算的箍筋，其强度设计值fyv应按表中fy数值取用，且其数值不应大于360N/mm2。

钢筋弹性模量Es应按表2-13采用。表2-13钢筋弹性模量种类EsHPB3002.1HRB400、HRB500、HRB3352.02.2材料性能2.2.5钢筋

（1）型钢混凝土结构构件采用的混凝土强度等级不宜低于C30;有抗震设防要求时，剪力墙不宜超过C60;其他构件，设防烈度9度时不宜超过C60;8度时不宜超过C70。钢管中的混凝土强度等级，对Q235钢管，不宜低于C40;对Q345钢管，不宜低于C50;对Q390、Q420钢管，不应低于C50。组合楼板用的混凝土强度等级不应低于C20。

（2）混凝土轴心抗压强度标准值fck

、轴心抗拉强度标准值ftk应按表2-14的规定采用;轴心抗压强度设计值fc

、轴心抗拉强度设计值ft应按表2-15的规定采用。表2-14混凝土强度标准值

（N/mm2）强度混凝土强度等级C20C25C30C35C40C45C50C55C60C65C70C75C80fck13.416.720.123.426.829.632.435.538.541.544.547.450.2ftk1.541.782.012.202.392.512.642.742.852.932.993.053.11表2-15混凝土强度设计值（N/mm2）强度混凝土强度等级C20C25C30C35C40C45C50C55C60C65C70C75C80fc9.611.914.316.719.121.123.125.327.529.731.833.835.9ft1.101.271.431.571.711.801.891.962.042.092.142.182.222.2材料性能2.2.6混凝土（3）混凝土受压和受拉弹性模量Ec应按表2-16的规定采用，混凝土的剪切变形模量可按相应弹性模量数值的0.4倍采用，混凝土泊松比可按0.2采用。表2-16混凝土弹性模量（N/mm2）混凝土强度等级C20C25C30C35C40C45C50C55C60C65C70C75C80Ec2.552.803.003.153.253.353.453.553.603.653.703.753.80

（4）型钢混凝土组合结构构件的混凝土最大骨料直径宜小于型钢外侧混凝土保护层厚度的1/3，且不宜大于25mm。对浇筑难度较大或复杂节点部位，宜采用骨料更小，流动性更强的高性能混凝土。钢管混凝土构件中混凝土最大骨料直径不宜大于25mm。2.2材料性能2.2.6混凝土(1)钢与混凝土组合结构在规定的设计使用年限内应满足安全性、适用性、耐久性的要求，该三方面功能要求统称为结构的可靠性。(2)整个结构或结构的一部分超过某一特定状态就不能满足设计规定的某一功能要求，此特定的状态称为该功能的极限状态。结构的极限状态分为承载能力极限状态和正常使用极限状态两类。通过功能函数可以判别结构所处的状态，即可靠状态、失效状态和极限状态。(3)结构可靠度是结构可靠性的概率度量，《工程结构可靠性设计统一标准》GB50153采用可靠指标来度量结构的可靠性,根据结构的安全等级和破坏类型，给出了结构构件的设计可靠指标来度量不同的可靠度水准。(4)考虑到实用上的简便和广大工程设计人员的习惯，《工程结构可靠性设计统一标准》GB50153采用了以基本变量标准值和各相应的分项系数构成的极限状态设计表达式进行设计。(5)钢与混凝土组合结构中的钢材，宜采用Q345、Q390和Q420低合金高强度结构钢及Q235碳素结构钢，质量等级不宜低于B级。压型钢板的基板应选用热浸镀锌钢板，不宜选用镀铝锌板。(6)钢与混凝土组合结构中应优先采用具有较好延性、韧性和可焊性的钢筋。纵向受力钢筋宜采用HRB400、HRB500、HRB335热轧钢筋；箍筋宜采用HRB400、HRB335、HPB300、HRB500热轧钢筋。(7)组合结构宜采用普通混凝土，其强度等级不宜过低。对型钢混凝土结构构件，混凝土强度等级不宜低于C30；钢管混凝土构件，不宜低于C40；组合楼板用的混凝土强度等级不应低于C20。本章小结(1)什么是结构的极限状态？极限状态分为几类？(2)什么是结构的可靠度？什么是失效概率？(3)分析承载能力极限状态设计表达式中各符号的意义。(4)组合结构中的钢材有哪些基本要求？(5)组合结构中的钢筋和混凝土有何要求？思考题第三章压型钢板-混凝土组合楼板钢与混凝土组合结构设计原理压型钢板截面特征施工阶段组合楼板承载力及变形计算使用阶段承载力计算使用阶段刚度、挠度及裂缝宽度计算3.23.23.33.33.43.43.53.5content目录概述3.13.1组合楼板构造要求3.63.6本章小结压型钢板-混凝土组合楼板是指在压型钢板上现浇混凝土组成压型钢板与混凝土共同承受载荷的楼板，简称为组合楼板，如图3-1a所示。组合楼板中的压型钢板可采用开口型压型钢板、缩口型压型钢板和闭口型压型钢板（图3-1b）。图3-1a压型钢板—混凝土组合楼板构造示意图图3-2b钢与混凝土组合楼板中压型钢板的形式3.1概述3.1.1压型钢板-混凝土组合楼板概念在压型钢板上浇筑混凝土而成的楼板结构，通常采用下面三种形式：（1）由压型钢板承担所有的楼面荷载，其上的混凝土仅起提供平整工作面的作用，并不参与抵抗外力，在设计中作为外加荷载来考虑。（2）压型钢板作为浇筑混凝土时的永久性模板和施工平台，它仅承担施工时的外荷载，因此只需进行施工阶段的承载力计算和变形验算。待混凝土达到设计强度后，压型钢板并不拆除，但在使用阶段不考虑其承担荷载的作用。（3）钢板不仅用作浇筑混凝土时的永久性模板而且待混凝土达到设计强度后，压型钢板与混凝土结合成整体共同工作，从而全部或部分取代受拉钢筋。前两种板称为非组合楼板，第三种才是组合楼板。压型钢板与混凝土之间组合作用的取得，须在压型钢板表面形式、压型钢板截面形状或者压型钢板端部进行一定的构造处理以实现界面之间的纵向剪力传递。3.1概述3.1.1压型钢板-混凝土组合楼板概念型钢板通常分为以下四种形式：（1）通过压型钢板本身的形状来提高组合作用，如采用闭口型或缩口型压型钢板，或将压型钢板做成具有棱角的凸肋（图3-2(a)）；（2）在压型钢板的翼缘或腹板上轧制凹凸不平的齿槽或设置加劲肋（图3-2(b)）；（3）在压型钢板表面开小孔，或在其上翼缘上焊接附加横向钢筋（图3-2(c)）；（4）支承在钢梁上的压型钢板，可用栓钉连接件穿透压型钢板并与钢梁上翼缘可靠地焊接，或将压型钢板端部肋压平直接焊于钢梁上（图3-2(d)）。3.1概述3.1.1压型钢板-混凝土组合楼板概念图3-2压型钢板-混凝土组合楼板主要形式（c）（d）（1）施工工期短。压型钢板可作为施工平台和浇筑混凝土的永久性模板，节省施工中支模和拆模工序以及大部分临时支撑；另外，各楼层可以同时施工，大大加快施工进度；（2）在组合楼盖的施工过程中，压型钢板可以作为钢梁的侧向支撑，提高了钢梁的整体稳定性；（3）压型钢板一般很薄，因此交叉叠放、运输和安装都非常方便。另外，压型钢板在使用阶段可替代板中受力钢筋，因而减少了钢筋的用量及制作和安装的费用；（4）自重轻，抗震性能好。组合楼板刚度大，且省去许多受拉区混凝土，因而自重较小，这对于减小地震作用非常有利；（5）压型钢板的肋部便于敷设水、电力、通讯、采暖等管线；同时，压型钢板可以直接用作建筑顶棚，无需安装吊顶3.1概述

3.1.2组合楼板的优点压型钢板均由薄钢板制作，由腹板和翼缘组成各种形状。翼缘与腹板上的应力是通过二者交界面上的纵向剪应力传递的。由弹性力学分析可知，受压翼缘截面上的纵向压应力并非均匀分布，存在剪力滞后效应，使得与腹板相交处的应力最大，距腹板越远，应力越小，其应力分布呈曲线型，如图3-3(a)所示。剪力滞后所导致的应力分布不均匀的情况，与翼缘的实际宽厚比、应力大小及分布情况、受压钢板的支承形式等诸多因素有关。如果翼缘板的宽厚比较大，在达到极限状态时，距腹板较远处钢板的应力可能尚小，不可能翼缘的全截面都充分发挥作用，甚至在受压的情况下先发生局部屈曲，当有刚强的周边板件时，其屈曲后的承载能力还会有较大的提高。因此在实用计算中，常根据应力等效的原则，把翼缘上的应力分布简化为在有效宽度上的均布应力，如图3-3(b)所示。图3-3压型钢板翼缘上的应力分布(a)在全宽上的实际应力分布(b)在等效宽度上的假定应力分布3.2压型钢板截面特征压型钢板的受压翼缘应小于表3-1给出的容许最大宽厚比，并按表3-2给出的相应公式确定受压板件的有效计算宽度和有效宽厚比。在计算压型钢板截面特征时，如果受压板件的宽厚比大于有效宽厚比，则应按图3-4所示位置从毛截面中扣除超出部分来确定其有效截面，并按有效翼缘宽度进行计算。图3-4受压翼缘的有效计算宽度（a）无中间加劲肋的两边支承板（c）有中间加劲肋的两边支承板（b）一边支承一边卷边加劲板（d）一边支承一边自由板应当指出，由于σc是未知的，因此计算时可先假定一个σc的初值，然后经反复迭代求解be，计算相当繁琐，而通常情况下组合楼板中采用的压型钢板形状较简单，在实用计算中，常取be=50。因此，当压型钢板受压翼缘的实际宽度大于有效计算宽度时，截面特征应按有效截面计算。截面的受拉部分全部有效。3.2压型钢板截面特征表3-2压型钢板受压翼缘有效计算宽度的公式板元的受力状态计算公式两边支承，无中间加劲肋两边支承，上下翼缘不对称，

一边支承，一边卷边，

有1～2个中间加劲肋的两边支承受压翼缘，

当

时，

当

时，5.一边支承，一边卷边，

6.有1～2个中间加劲肋的两边支承受压翼缘，

其中

7.一边支承，一边自由当

时，

当

时，

当

时，注：be—受压翼缘的有效计算宽度(mm)；—折减的有效计算宽度(mm)；bt—受压翼缘的实际宽度(mm)；t—压型钢板的板厚(mm)；σc—按有效截面计算时，受压翼缘板支承边缘处的实际应力(N/mm2)；E—板材的弹性模量(N/mm2)。3.2压型钢板截面特征表3-1受压翼缘板件的容许最大宽厚比翼缘板件支承条件宽厚比bt/t两边支承(有中间加劲肋时，包括中间加劲肋)500一边支承、一边卷边60一边支承、一边自由601.施工阶段的荷载（1）永久荷载：压型钢板、钢筋和混凝土自重。（2）可变荷载：施工荷载与附加荷载。施工荷载应包括施工人员和施工机具等，并考虑施工过程中可能产生的冲击和振动。当有过量的冲击、混凝土堆放以及管线等应考虑附加荷载。可变荷载应以工地实际荷载为依据。（3）当没有可变荷载实测数据或施工荷载实测值小于1.0kN/m2时，施工荷载取值不应小于1.0kN/m2。3.3施工阶段组合楼板承载力及变形计算组合楼板应按施工阶段和使用两个阶段分别进行计算。在施工阶段，压型钢板作为浇筑混凝土的模板，承担楼板上全部永久荷载和施工活荷载，此时，需按照钢结构理论对压型钢板进行承载力计算和挠度验算。不应小于1.0kN/m2。3.3.1施工阶段承载力计算2.施工阶段验算原则在施工阶段，压型钢板应按以下原则验算：（1）不加临时支撑时，压型钢板承受施工时的全部荷载，不考虑混凝土承载作用，即施工阶段按纯压型钢板进行承载力和变形验算；（2）在施工阶段要求压型钢板处于弹性阶段，不能产生塑性变形，所以压型钢板强度和挠度验算均采用弹性方法计算；（3）压型钢板应沿强边（顺肋）方向按单向板验算正、负弯矩和相应挠度是否满足要求，弱边（垂直肋）方向不计算，也不进行压型钢板抗